科技日報記者 張佳星
虎年到，大家都在對老虎津津樂道，今天聊聊老虎的美食——鹿。
鹿身上的鹿茸是目前發現的唯一能夠完全再生的哺乳動物器官。多年來鹿茸入藥，或者作為膳食進補，人們希望從中獲得抗衰防病的能力，但卻對其中的機制不甚明了。
2月1日，《細胞發現》上發表了我國科學家的研究，通過對包括鹿茸干細胞在內的多種細胞進行代謝層面的分子圖譜繪制，尋找究竟是什么樣的生命活性物質讓鹿茸有再生的能力。
論文截圖
“我們的分析既包括鹿茸干細胞，也包括‘再生之王’蠑螈斷肢再生的芽基、還包括年輕的靈長類組織以及具有強再生能力的人干細胞。”論文通訊作者之一、中國科學院動物研究所研究員曲靜介紹，“把這些細胞進行高精度分析后，我們希望從中找到究竟里面有什么差異成分導致了再生能力的不同”。
干細胞“越老越沒用”，還是“越進化越沒用”？
在每年的鹿角再生過程中，位于鹿角骨膜的鹿茸干細胞可以分化產生包含血管、軟骨、骨、真皮和神經在內的完整鹿角器官。可見，干細胞是再生的“主角”。
“干細胞的再生和修復作用是跨物種的，人類的成體干細胞，也可以對多種組織和器官進行再生修復。”曲靜說，但問題是，這種能力隨著衰老不斷的減弱。
科學家們確定的一個線索是，進化和衰老都會讓這種人人夢寐以求的再生能力降低。據此推測：有可能有同樣的變化發生在了變老和進化中。
團隊決定利用干細胞“越老越沒用”的規律，與“越進化再生越難”做比對，向自然界存在的低等動物的再生過程學習、向具有較強再生能力的年輕干細胞學習，揭秘再生超能力。
促再生、抗衰老的關鍵活性物質浮出水面
“我們選擇了代謝這個層面做分析。”曲靜說，此前有基因層面、轉錄組層面的分析研究，雖然代謝層面更復雜、更繁瑣，但對生命體的反映更直接，迷惑性的信息更少。更重要的是，進化保守的小分子代謝物沒有物種間的免疫排斥反應。
隨著生物技術的發展，捕捉代謝小分子的手段不斷精進。三羧酸循環代謝，戊糖磷酸代謝，糖原合成代謝、多胺代謝、尿嘧啶代謝、脂肪酸代謝……代謝途徑的路線圖這些年來被不斷“畫圓”。
在已有的代謝通路的框架內，研究團隊跨物種、跨年齡、跨組織地分析了大量的細胞，發現再生細胞對代謝途徑有自己的“偏好”，富集多胺代謝、尿嘧啶代謝、脂肪酸代謝等更頻繁地發生。
“我們認為，這些代謝通路是跨物種保守的、與再生密切相關，可能蘊含著再生的密碼。”論文通訊作者之一、中國科學院北京基因組所研究員張維綺說。
同時，研究團隊結合已有的人類干細胞衰老研究平臺，對潛在的促再生代謝物進行了細致的篩選，最終發現了一種“明星分子”尿苷。
資料顯示，尿苷此前作為一種藥物具有防治心腦血管疾病等活性。
而在最新的論文中，研究人員通過動物試驗證明，用注射、涂抹、口服等方式給小鼠尿苷處理可以促進5種組織器官的損傷后修復。例如，肌肉損傷的小鼠增強了肢體抓力、毛發損傷的小鼠實現了毛發再生、心梗小鼠的心臟收縮力受到增強、小鼠的肝纖維化得以緩解……直接給老年小鼠喂食兩個月的尿苷，小鼠的系統運動能力也會顯著提升。這些研究證實了尿苷是一種能延緩人類干細胞衰老、促進哺乳動物多組織再生修復的關鍵代謝物。
“我們認為，單一代謝物尿苷能夠促進哺乳動物多器官組織的再生修復過程。”張維綺解釋，而且年輕人血液中與老年人血液相比具有更高的尿苷含量也側面證明了這一點。
據介紹，該研究獲得科技部、國家自然科學基金委、中國科學院及北京市等項目的資助。中科院動物研究所劉光慧研究員、中科院動物研究所曲靜研究員、中科院北京基因組研究所張維綺研究員為論文的共同通訊作者。
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